基于在線監(jiān)測(cè)的上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度變化規(guī)律探究

收稿日期：2024-03-29

基金項(xiàng)目：基于在線監(jiān)測(cè)探究閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度變化規(guī)律（2022MHZ006）。

作者簡(jiǎn)介：趙赟沁（1995—），男，上海人。研究方向：生態(tài)環(huán)境。

摘要：以2020—2022年上海市閔行區(qū)70個(gè)道路揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合同時(shí)段、同區(qū)域大氣微站獲取的可吸入顆粒物濃度、氣象參數(shù)、環(huán)境統(tǒng)計(jì)納管企業(yè)污染物排放量和車流量等數(shù)據(jù)，開展相關(guān)性分析，研究道路揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，分析道路揚(yáng)塵濃度變化，探索道路揚(yáng)塵變化規(guī)律和主要影響因子。結(jié)果表明，道路揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有較好的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度呈逐年下降趨勢(shì)，春季與冬季高，夏季與秋季低，晝間高、夜間低。道路揚(yáng)塵濃度變化與車流量、氣象等因素較為密切，與環(huán)境統(tǒng)計(jì)企業(yè)廢氣污染物排放量無關(guān)。

關(guān)鍵詞：道路揚(yáng)塵；在線監(jiān)測(cè)；濃度變化；相關(guān)性分析；上海市閔行區(qū)

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）05-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.05.038

Exploration of the variation law of road dust concentration in Minhang District， Shanghai City based on online monitoring

ZHAO Yunqin， WANG Ying

（Minhang District Environmental Monitoring Station of Shanghai City， Shanghai 201199， China）

Abstract： Based on the monitoring data of 70 online monitoring points for road dust in Minhang district， Shanghai city from 2020 to 2022， correlation analysis is conducted on the concentration of inhalable particulate matter， meteorological parameters， environmental statistics， pollutant emissions from enterprises， and vehicle flow obtained from atmospheric micro stations in the same region during the contract period， and the application of online monitoring technology for road dust in atmospheric environmental quality monitoring is studied， and the changes in road dust concentration are analyzed to explore the patterns and main influencing factors of road dust changes. The results indicate that the online monitoring data of road dust has good scientificity and accuracy， and the dust concentration on roads in Minhang district， Shanghai city has been decreasing year by year， with higher levels in spring and winter， lower levels in summer and autumn， and higher levels during the day and lower levels at night. The changes in road dust concentration are closely related to factors such as traffic flow and meteorology， and are not related to the emissions of exhaust pollutants from environmental statistics enterprises.

Keywords： road dust; online monitoring; concentration changes; correlation analysis; Minhang district， Shanghai city

上海市閔行區(qū)地處長(zhǎng)江三角洲東南前沿，位于上海市腹部，形似一把鑰匙，南北最長(zhǎng)約為30 km，東西最寬約為32 km。閔行區(qū)面積為372.79 km2，占上海市面積的5.86%，東與徐匯區(qū)、浦東新區(qū)相接，南靠黃浦江與奉賢區(qū)相望，西與松江區(qū)、青浦區(qū)接壤，北與長(zhǎng)寧區(qū)、嘉定區(qū)毗鄰。吳淞江流經(jīng)北境，黃浦江縱貫?zāi)媳?，將上海市閔行區(qū)分為浦東、浦西兩部分。閔行區(qū)是上海市主要對(duì)外交通樞紐，是上海市西南部的主要工業(yè)基地、科技及航天新區(qū)，第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)均有一定占比，在道路揚(yáng)塵的研究上具有代表性。因此，有必要結(jié)合在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度變化規(guī)律。

1 監(jiān)測(cè)儀器、點(diǎn)位與方法

1.1 監(jiān)測(cè)儀器

在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備主要由粉塵儀、?？登蛐螖z像機(jī)、數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)、市電及鋰電池轉(zhuǎn)換供電系統(tǒng)等組件構(gòu)成，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道路環(huán)境中揚(yáng)塵濃度。本設(shè)備使用光散射法進(jìn)行顆粒物的測(cè)定，給粉塵照射光時(shí)，在粉塵物理性質(zhì)一定的條件下，粉塵的散射光強(qiáng)度與質(zhì)量濃度成正比，將散射光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成脈沖計(jì)數(shù)，即可測(cè)出粉塵的相對(duì)質(zhì)量濃度，通過預(yù)置的質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換系數(shù)，便可直接顯示粉塵質(zhì)量濃度[1-2]。顆粒物測(cè)定濃度范圍為0.001～10.000 mg/m3，測(cè)定分辨率為0.001 mg/m3。

1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

采用上海市閔行區(qū)70個(gè)道路揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這些點(diǎn)位分布在上海市閔行區(qū)的主要道路上，詳細(xì)分布如圖1所示。

1.3 監(jiān)測(cè)方法

揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每分鐘采樣1次，自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)分析，按照《污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測(cè)）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ 212—2017）定義的在線監(jiān)測(cè)儀器和數(shù)據(jù)采集傳輸儀之間的傳輸格式進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。每小時(shí)取有效分鐘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行評(píng)價(jià)，日均值為當(dāng)日時(shí)段內(nèi)有效小時(shí)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，月均值為當(dāng)月時(shí)間段內(nèi)有效日數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。系統(tǒng)在線數(shù)據(jù)采集率在90%以上，符合在線監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集率的要求[3-4]。

2 應(yīng)用分析

為分析道路揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，證明道路揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，將道路揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與同時(shí)段、同區(qū)域空氣微站測(cè)得的可吸入顆粒物（PM10）和細(xì)顆粒物（PM2.5）數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。數(shù)據(jù)分析使用SPSS Statistics 25.0軟件，采用斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

如表1所示，2020—2022年道路揚(yáng)塵濃度日均值與同時(shí)段、同區(qū)域PM10濃度日均值顯著相關(guān)，道路揚(yáng)塵濃度日均值與同時(shí)段、同區(qū)域PM2.5濃度日均值也顯著相關(guān)；2020—2022年，道路揚(yáng)塵濃度日均值與PM2.5的相關(guān)性均強(qiáng)于同時(shí)段、同區(qū)域道路揚(yáng)塵濃度日均值與PM10的相關(guān)性；2020—2022年，道路揚(yáng)塵濃度日均值與PM2.5的相關(guān)系數(shù)排序?yàn)?022年＞2021年＞2020年，道路揚(yáng)塵濃度日均值與PM10的相關(guān)系數(shù)排序?yàn)?022年＞2021年＞2020年。

3 數(shù)據(jù)分析

上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析涉及3項(xiàng)內(nèi)容。一是時(shí)間變化特征，二是空間變化特征，三是典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)位污染溯源。

3.1 時(shí)間變化特征分析

3.1.1 年均數(shù)據(jù)分析

2020—2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵年平均濃度分別為0.076 mg/m3、0.065 mg/m3、0.065 mg/m3，整體呈下降趨勢(shì)。2018—2019年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵年平均濃度分別為0.119 mg/m3、0.095 mg/m3?？傮w來看，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵年平均濃度下降趨勢(shì)更加明顯。隨著各類政策文件和治理工程的落地，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵污染情況逐年減輕。2019—2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵年平均濃度下降率分別為20.1%、20.0%、14.5%和0.0%，呈逐年降低趨勢(shì)。這說明道路揚(yáng)塵治理閾值開始顯現(xiàn)，現(xiàn)有道路揚(yáng)塵防治措施的治理效果開始減弱，要采取更有針對(duì)性的污染防治措施。

3.1.2 季度變化分析

為明確不同季節(jié)道路揚(yáng)塵濃度變化，經(jīng)綜合考慮，采用氣候統(tǒng)計(jì)學(xué)常用的概念定義四季，即3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季。2020年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度季度最高值出現(xiàn)在冬季，為0.077 mg/m3，較年平均濃度高7%；最低值出現(xiàn)在秋季，為0.062 mg/m3，較年平均濃度低13.9%。2021年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度季度最高值出現(xiàn)在冬季，為0.085 mg/m3，較年平均濃度高28.8%；最低值出現(xiàn)在夏季，為0.049 mg/m3，較年平均濃度低25.8%。2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度季度最高值出現(xiàn)在冬季，為0.072 mg/m3，較年平均濃度高14.3%；最低值出現(xiàn)在秋季，為0.055 mg/m3，較年平均濃度低12.7%。除2020年夏季道路揚(yáng)塵濃度明顯偏高外，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度大體呈春季與冬季高、夏季與秋季低的變化趨勢(shì)，這與丁艷純[5]的研究結(jié)果基本一致。2020年上海市閔行區(qū)夏季PM2.5平均濃度為37 μg/m3，遠(yuǎn)高于2021年的27 μg/m3和2022年的29 μg/m3，原因可能為PM2.5與道路揚(yáng)塵的相關(guān)性較高，外部大環(huán)境影響較大。

3.1.3 月均變化分析

2020年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度月均高值出現(xiàn)在1月、5月和12月，最高值出現(xiàn)在1月，為0.129 mg/m3，較年平均濃度高69.7%；低值出現(xiàn)在9月、10月和11月，最低值出現(xiàn)在9月，為0.06 mg/m3，較年平均濃度低21.1%。從環(huán)比來看，5月道路揚(yáng)塵濃度增幅最高，為32.4%，12月次之，為28.6%；2月道路揚(yáng)塵濃度降幅最高，為40%，3月次之，為17.9%。

2021年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度月均高值出現(xiàn)在1月、3月和12月，最高值出現(xiàn)在3月，為0.084 mg/m3，較年平均濃度高29.2%；低值出現(xiàn)在7月、8月和9月，最低值出現(xiàn)在7月，為0.044 mg/m3，較年平均濃度低32.3%。從環(huán)比來看，11月道路揚(yáng)塵濃度增幅最高，為33.3%，3月次之，為25.4%；7月道路揚(yáng)塵濃度降幅最高，為22.8%，2月次之，為18.3%。

2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度月均高值出現(xiàn)在1月、2月和3月，最高值出現(xiàn)在1月，為0.099 mg/m3，較年平均濃度高52.3%；低值出現(xiàn)在8月、9月和10月，最低值出現(xiàn)在10月，為0.051 mg/m3，較年平均濃度低21.5%。從環(huán)比來看，11月道路揚(yáng)塵濃度增幅最高，為17.6%，12月次之，為15%；2月道路揚(yáng)塵濃度降幅最高，為27.3%，4月次之，為19.7%。

2020—2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度月均值呈冬春季高于夏秋季的變化特征。其間，道路揚(yáng)塵濃度從5月開始逐漸下降，揚(yáng)塵濃度處于較低且平穩(wěn)的水平，自10月起，道路揚(yáng)塵濃度開始上升并持續(xù)整個(gè)冬季。冬季氣溫低，氣候干燥，大氣層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不利于揚(yáng)塵沉降。2月，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度快速下降，因?yàn)榇汗?jié)期間易揚(yáng)塵場(chǎng)所基本處于停工狀態(tài)。

3.1.4 日均值分析

2020年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度日均高值出現(xiàn)在星期日和星期一，最高值出現(xiàn)在星期日，為0.085 mg/m3，較日平均濃度高11.8%；低值出現(xiàn)在星期三和星期五，最低值出現(xiàn)在星期三，為0.07 mg/m3，較日平均濃度低7.9%。2021年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度日均高值出現(xiàn)在星期二和星期五，最高值出現(xiàn)在星期五，為0.072 mg/m3，較日平均濃度高10.8%；低值出現(xiàn)在星期一和星期三，最低值出現(xiàn)在星期三，為0.06 mg/m3，較日平均濃度低7.7%。2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度日均高值出現(xiàn)在星期一和星期二，最高值出現(xiàn)在星期二，為0.072 mg/m3，較日平均濃度高10.8%；低值出現(xiàn)在星期四和星期五，最低值出現(xiàn)在星期五，為0.058 mg/m3，較日平均濃度低10.8%。

3.2 空間變化特征分析

2020年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度高值出現(xiàn)在吳涇鎮(zhèn)、馬橋鎮(zhèn)、新虹街道及莘莊鎮(zhèn)，最高值出現(xiàn)在吳涇鎮(zhèn)，為0.098 mg/m3，較年平均濃度高28.9%；低值出現(xiàn)在古美街道、江川路街道、浦江鎮(zhèn)及梅隴鎮(zhèn)，最低值出現(xiàn)在古美街道，為0.065 mg/m3，較年平均濃度低14.5%。2021年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度高值出現(xiàn)在馬橋鎮(zhèn)、七寶鎮(zhèn)、梅隴鎮(zhèn)及浦江鎮(zhèn)，最高值出現(xiàn)在馬橋鎮(zhèn)，為0.081 mg/m3，較年平均濃度高24.6%；低值出現(xiàn)在莘莊鎮(zhèn)、浦錦街道、顓橋鎮(zhèn)及新虹街道，最低值出現(xiàn)在莘莊鎮(zhèn)，為0.053 mg/m3，較年平均濃度低18.5%。2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度高值出現(xiàn)在梅隴鎮(zhèn)、馬橋鎮(zhèn)、七寶鎮(zhèn)和吳涇鎮(zhèn)，最高值出現(xiàn)在梅隴鎮(zhèn)，為0.072 mg/m3，較年平均濃度高10.7%；低值出現(xiàn)在莘莊鎮(zhèn)、浦錦街道、顓橋鎮(zhèn)及江川路街道，最低值出現(xiàn)在莘莊鎮(zhèn)，為0.054 mg/m3，較年平均濃度低16.9%。2020—2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度高值出現(xiàn)在馬橋鎮(zhèn)、吳涇鎮(zhèn)、七寶鎮(zhèn)和新虹街道，最高值為馬橋鎮(zhèn)的0.08 mg/m3，較3年平均值高15.9%；低值出現(xiàn)在顓橋鎮(zhèn)、莘莊鎮(zhèn)、古美街道和江川路街道，最低值為顓橋鎮(zhèn)的0.063 mg/m3，較3年平均值低8.7%。

3.3 典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)位污染溯源分析

將上海市閔行區(qū)70個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的2020—2022年道路揚(yáng)塵濃度均值從高到低排序，選取歷年濃度均在前15位的1個(gè)點(diǎn)位（虹梅南路—東川路）和歷年濃度均在后15位的2個(gè)點(diǎn)位（碧江路—鳳慶路、顓興東路—都會(huì)路）開展污染溯源分析，研究不同車型車流量對(duì)道路揚(yáng)塵濃度的影響。受社會(huì)環(huán)境因素影響，2022年上海市閔行區(qū)車流量數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真，這里僅取2020—2021年車流量數(shù)據(jù)加以分析。3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位2020—2021年車流量數(shù)據(jù)涉及貨車、客車和集卡車。車流量是道路揚(yáng)塵濃度的影響因素之一，高濃度點(diǎn)位虹梅南路—東川路3種車型的車流量及總車流量均遠(yuǎn)高于低濃度點(diǎn)位碧江路—鳳慶路。除貨車外，其余車型車流量及總車流量均高于低濃度點(diǎn)位顓興東路—都會(huì)路。

使用SPSS Statistics 25.0軟件，采用斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)，對(duì)2020—2021年3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的不同車型車流量、總車流量與道路揚(yáng)塵月均濃度進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如表2所示。

虹梅南路—東川路3種車型車流量及總車流量與道路揚(yáng)塵濃度均成正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)的排名為客車流量＞集卡車流量＞總車流量＞貨車流量；除了集卡車流量以外，碧江路—鳳慶路貨車流量、客車流量及總車流量與道路揚(yáng)塵濃度均成正相關(guān)；顓興東路—都會(huì)路僅集卡車流量與道路揚(yáng)塵濃度成正相關(guān)，貨車流量、客車流量以及總車流量與道路揚(yáng)塵濃度呈負(fù)相關(guān)。由此可知，車流量越大，其與道路揚(yáng)塵濃度的相關(guān)性越強(qiáng)；反之，道路揚(yáng)塵濃度更易被其他因素影響。

4 結(jié)語(yǔ)

2020—2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵年平均濃度分別為0.076 mg/m3、0.065 mg/m3、0.065 mg/m3，整體呈下降趨勢(shì)。除2020年夏季道路揚(yáng)塵濃度明顯偏高外，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度大體呈春季與冬季高、夏季與秋季低的變化趨勢(shì)。其間，道路揚(yáng)塵濃度從5月開始逐漸下降，揚(yáng)塵濃度處于較低且平穩(wěn)的水平，自10月起，道路揚(yáng)塵濃度開始上升并持續(xù)整個(gè)冬季。上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度日均高值出現(xiàn)日不固定，隨機(jī)性較強(qiáng)。2020—2022年，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度高值出現(xiàn)在馬橋鎮(zhèn)、吳涇鎮(zhèn)、七寶鎮(zhèn)和新虹街道，最高值為馬橋鎮(zhèn)的0.08 mg/m3，較3年平均值高15.9%；低值出現(xiàn)在顓橋鎮(zhèn)、莘莊鎮(zhèn)、古美街道和江川路街道，最低值為顓橋鎮(zhèn)的0.063 mg/m3，較3年平均值低8.7%。典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)位污染溯源分析顯示，上海市閔行區(qū)道路揚(yáng)塵濃度與車流量有明顯關(guān)系。其中，高濃度點(diǎn)位虹梅南路—東川路常年車流量較大，大型車輛較多，周邊路況普遍較差，存在破損或凹凸不平情況，更易導(dǎo)致道路揚(yáng)塵平均濃度和瞬時(shí)濃度偏高。因此，可結(jié)合實(shí)際情況對(duì)車流量較大的路口進(jìn)行分流，防止車流量較大導(dǎo)致道路揚(yáng)塵濃度持續(xù)偏高，并及時(shí)對(duì)破損路面進(jìn)行修復(fù)。

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